JP3845238B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、CMOS構造を有する半導体装置の製造方法に関し、特にマスク枚数の低減や工程の簡略化を図った低コストの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
CMOS型半導体装置はその低消費電力性からMOS型集積回路の主流となっている。また、現在ではn型MOSトランジスタ領域とp型MOSトランジス領域の基板のイオン濃度を最適化できるツィンウェル構造が通常使われている。この構造を得るための製造工程では、各導電型トランジスタ形成工程のそれぞれでウェル形成工程、しきい値電圧制御工程、ソース/ドレイン形成工程が必要で、工程が長いといった問題があった。
【0003】
このため、特開平7−221041号公報及び特開平8−46058号公報には、CMOS型半導体装置の形成時に、ウェル領域形成用のマスクと、ウェル領域とは異なる導電型の高濃度注入が必要なソース/ドレイン領域形成用のマスクとを共用することで、工程削減を図る方法が記載されている。このような簡略手法を適用する上で、キーとなるのがウェル領域と同じ導電型の高濃度でのイオンの注入が必要なウェルコンタクト領域を形成する方法である。
【0004】
特開平7−221041号公報では、このウェルコンタクト領域の形成方法として次の方法が記載されている。まず、ソース/ドレイン領域形成用の開口部とウェルコンタクト領域形成用のアスペクト比の大きな小開口部を有するマスクを形成する。ウェル領域形成のためのイオン注入はこの小開口部に注入されない角度の斜めイオン注入を用いて行う。ウェルコンタクト領域は、異なる導電型のウェル領域形成用のイオンを注入せずに、高濃度のイオンだけを注入することにより形成される。
【0005】
この公報の半導体装置の概略平面図を図21に示す。図中、4はゲート電極、6はP-ウェル領域、7はN+ソース/ドレイン領域、9はN-ウェル領域、10はP+ソース/ドレイン領域、20はNウェルコンタクト領域、21はPウェルコンタクト領域、100及び101は密集コンタクト部をそれぞれ意味している。また、図中、実線はロコス素子分離領域の境界、点線は -ウェル領域形成用マスクパターンの境界、太線は -ウェル領域形成用マスクパターンの境界をそれぞれ意味している。なお、図21のE−E′断面図は、上記公報の図1〜図3に対応している。
【0006】
また、特開平8−46058号公報には、ウェルコンタクトを高濃度注入された基板でとらずに、ロコス素子分離領域の下のチャネルストップ層でコンタクトをとる方法が記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平7−221041号公報に示されている斜めイオン注入を利用した方法の場合、斜め注入は処理能力が低いため、スループットが低くなるという問題がある。また、ウェル領域形成用のイオンを斜に基板に注入するため、ある一定以上の開口領域が必要であり、回路レイアウトの自由度や微細化が制限されるといった問題もある。
【0008】
また、特開平8−46058号公報では、ロコス素子分離領域にコンタクト穴を開ける必要があり、コンタクトのエッチングを通常プロセスよりオーバーに行わなければならない。そのため、ロコス素子分離領域の薄い箇所では基板の掘れが大きくなり、シャロージャンクションを用いる微細プロセスでは接合リークが生じるといった問題がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かくして本発明によれば、(i)第1導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第2導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第1導電型基板コンタクト領域形成領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域をそれぞれ区画するロコス素子分離領域を第1導電型の半導体基板上に形成した後、ゲート絶縁膜を介して各ソース/ドレイン領域形成領域にゲート電極を形成し、かつゲート電極の形成と同時に第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域の外周にダミーゲート電極パターンを形成する工程と、
(ii)第2導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部と、第1導電型基板コンタクト領域を形成するためのマスク部と、第2導電型ウェルコンタクト領域形成のための開口部とを有するマスクパターンを形成する工程と、
(iii)上記マスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過しない条件で第2導電型ソース/ドレイン領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域を、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過する条件で第1導電型基板コンタクト領域を形成する工程と、
(iv)第2導電型ウェル領域形成かつ第1導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部と、第2導電型ウェルコンタクト領域を覆うマスク部とダミーゲート電極上に開口部の端部を有するマスクパターンを形成する工程と、
(v)上記マスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過しない条件で第1導電型ソース/ドレイン領域を、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過する条件で第2導電型ウェル領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、工程順に本発明を説明する。
まず、第1導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第2導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第1導電型基板コンタクト領域形成領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域をそれぞれ区画するロコス素子分離領域を第1導電型の半導体基板上に形成した後、ゲート絶縁膜を介して各ソース/ドレイン領域形成領域にゲート電極を形成する(工程(i))。
【0011】
本発明に使用できる半導体基板は、特に限定されないが、通常シリコン基板が使用される。半導体基板は第1導電型を有している。第1導電型とは、n型又はp型を意味する。n型を与えるイオンとしてはPイオン、Asイオンが、p型を与えるイオンとしてはBイオン等が挙げられる。
【0012】
また、ロコス素子分離領域は、通常のロコス法により形成することができる。ゲート絶縁膜には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はそれらの積層膜を使用することができる。ゲート電極は、アルミニウム、銅等の金属膜、シリコン膜、シリサイド膜等の当該分野で公知の膜からなる。これらゲート絶縁膜及びゲート電極は、公知の方法により形成することができる。
【0013】
なお、第1導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第2導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第1導電型基板コンタクト領域形成領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域は、所望の特性が得られるように適切な大きさで区画される。なお、これら領域は通常四角形であるが、この形状に限定されず、丸形、楕円形等の他の形状であってもよい。なお、第2導電型とは、第1導電型がn型のときp型を、p型のときn型を意味する。
【0014】
次に、第2導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部と、第1導電型基板コンタクト領域を形成するためのマスク部と、第2導電型ウェルコンタクト領域形成のための開口部とを有するマスクパターンを形成する(工程(ii))。
【0015】
マスクパターンは、公知の方法により形成することができる。例えば、全面にフォトレジスト膜をその材料を塗布することにより形成した後、所定のマスクパターンにフォトレジスト膜が残存するように露光及び現像することで形成することができる。
【0016】
ここで、第2導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部は、第2導電型ウェルコンタクト領域形成のための開口部及び第1導電型基板コンタクト領域を形成するためのマスク部より例えば2〜3倍以上大きい幅を有することが好ましい。
【0017】
次いで、工程(ii)のマスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により、第2導電型ソース/ドレイン領域及び第2導電型ウェルコンタクト高濃度領域を形成する(工程(iii))。
【0018】
各領域の形成のためのイオン注入は、基板面に対する垂線から7度以下、好ましくは0〜7度の範囲内で行われる。各領域は一度に形成され、また形成のためのイオン注入条件は、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過しないエネルギーで行われる。具体的には、10〜40KeVのエネルギー、1×1015〜5×1015/cm-2のドーズ量で行うことが好ましい。
【0019】
更に、第2導電型ウェル領域形成かつ第1導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部と、第2導電型ウェルコンタクト領域形成のためのマスク部とを有するマスクパターンを形成する(工程(iv))。
【0020】
上記マスクパターンを形成する方法は、工程(ii)のマスクパターンを形成する方法と同じである。
【0021】
ここで、第2導電型ウェル領域形成かつ第1導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部は、第2導電型ウェルコンタクト領域形成のためのマスク部より例えば2〜3倍以上大きい幅を有することが好ましい。
【0022】
次いで、工程(iv)のマスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により、第2導電型ウェル領域及び第1導電型ソース/ドレイン領域を形成する(工程(v))。
【0023】
各領域の形成のためのイオン注入は、基板面に対する垂線から7度以下、好ましくは0〜7度の範囲内で行われる。
【0024】
ここで、第1導電型ソース/ドレイン領域と第2導電型ウェル領域とは、別々のイオン注入により形成される。これら両イオン注入工程は、どちらを先に行ってもよい。
【0025】
また、第1導電型ソース/ドレイン領域形成のためのイオン注入条件は、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過しないエネルギーで行われる。具体的には、10〜40KeVのエネルギー、1×1015〜5×1015/cm-2のドーズ量で行うことが好ましい。
【0026】
一方、第2導電型ウェル領域形成のためのイオン注入条件は、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過するエネルギーで行われる。具体的には、300〜700KeVのエネルギー、1012〜1013/cm-2のドーズ量で行うことが好ましい。
【0027】
上記工程により半導体装置を製造することができる。
【0028】
本発明の半導体装置の製造方法では、斜め注入を使わず通常の注入で各領域を形成できるため、従来よりもスループットが向上する。更に、製造工程を簡略できるので、低コストのプロセスを実現できる。また、より微細なルールのプロセスにおいても、微小スペース部でウェル領域形成のためのイオンが注入されない問題は生じない。また、基板のオーバーエッチングにより接合リークが問題となることも少ない。上記から、本発明は微細プロセスほど有効である。
【0029】
上記第2導電型ソース/ドレイン領域は第1導電型ウェル領域内に形成されていてもよい。この第1導電型ウェル領域は工程(ii)のマスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により形成することができる。また、この場合、第1導電型基板コンタクト領域は第1導電型ウェルコンタクト領域となる。
【0030】
本発明の半導体装置の製造方法では、基板と同じ導電型の第1導電型基板コンタクト領域あるいはウェルコンタクト領域は高濃度にイオン注入を行なわず、基板と異なる第2導電型ウェルコンタクト領域のみに高濃度にイオン注入を行なう。この注入は、斜め注入ではないため、高濃度に注入を行なったウェルコンタクト領域にも逆導電型のイオンが入るが、逆導電型のウェル領域形成のためのイオン注入の深くすること及び注入面積を最小として注入されるイオンの絶対量を少なくすれば、その影響を小さくすることができる。
【0031】
更に基板と逆導電型のウェル領域とウェルコンタクト領域の高濃度領域を確実につなぐため、ウェルコンタクト領域は、1つ1つ単独に周囲4方向中少なくとも3方向にロコス素子分離領域を持たせることが好ましい。ロコス素子分離領域のない活性領域では基板表面の導電型が反転しており、ロコス素子分子領域がなければウェル領域と高濃度領域が離れてしまうこととなる。従って、ロコス素子分離領域を通してイオン注入してウェル領域を形成することで、注入深さが浅くなるので、表面近傍の濃度が高くすることができる。その結果、ウェル領域と高濃度領域が離れるのを防ぐことができる。
【0032】
これは通常ウェルプロセスでもツィンウェルプロセスでも同様である。
【0033】
また、工程(iii)において、第1導電型ウェル領域を形成するための注入深さを、工程(v)において、第2導電型ウェル領域を形成するための注入深さより深くすることが好ましい。これにより、ウェルコンタクト領域に入る逆導電型のイオン注入の影響を極力小さくすることができる。
【0034】
更に、工程(iii)における第1導電型ウェル領域を形成するための注入深さを、工程(v)における第2導電型ウェル領域を形成するための注入深さより深くしてもよい。前者の注入深さは、後者の注入深さに対して、1.2倍以上深いことが好ましい。
【0035】
また、第2導電型ウェルコンタクト領域内に2又は3個以上の複数の第1ウェルコンタクト部が形成されていてもよく、第1導電型基板又はウェルコンタクト領域内に2又は3個以上の複数の第2ウェルコンタクト部が形成されていてもよい。この場合、、第1導電型基板又はウェルコンタクト領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域がロコス素子分離領域で区画されていることが好ましい。これにより、従来の半導体装置より面積を小さくすることができる。
【0036】
更に、ロコス素子分離領域で区画され、かつ第2導電型ウェル領域の端部に位置する第2導電型ウェルコンタクト領域を形成してもよい。この領域は、工程(ii)と(iv)において第2導電型ウェル領域の端部側に境界のないマスクパターンを用いて形成することができる。
【0037】
また、工程(i)において、ゲート電極と同時に第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域の外周にダミーゲート電極パターンを形成し、工程(iv)において、マスクパターンがダミーゲート電極パターン上にも開口部を有し、工程(v)において、上記マスクパターンを用いて第2導電型ウェルコンタクト領域形成のための注入を行ってもよい。この工程により、他の領域より浅いウェル領域を形成することができる。
【0038】
更に、ゲート電極を2層構造とし、下層のゲート電極を上記ダミーゲート電極パターンと同様に用いてもよい。これにより、ゲート電極下に適切な表面濃度のイオン領域を形成することができる。なお、ゲート電極を2層構造とすることで、フラッシュ(不揮発性)メモリーを製造することも可能である。
【0039】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳述する。なお、これらの実施例によって本発明は限定を受けるものではない。
(実施例1)
図1及び図2に本発明の半導体装置の製造方法の概略工程断面図を示す。この実施例では、P型の半導体基板を用いたCMOS半導体装置の製造工程の一例を説明する。
【0040】
図中左から、NMOSトランジスタ領域、Pウェルコンタクト領域、PMOSトランジスタ領域、Nウェルコンタクト領域を示す。図3は、得られるCMOS半導体装置の概略平面図である。図1と2は図3のD−D’での製造工程断面図である。また、図4〜6は特にウェルコンタクト領域のみの製造工程を説明するための図であり、図4〜6は図3のA−A’での製造工程断面図である。図中左(A側)からN-ウェル領域の中央部のウェルコンタクト領域、N-ウェル領域端部のウェルコンタクト領域、P-ウェル領域の中央部のウェルコンタクト領域、P-ウェル領域端部のウェルコンタクト領域を示す。
【0041】
この装置の製造方法を、工程順に説明する。
【0042】
まず、図1、図4に示すように公知のロコス素子分離領域形成工程により、半導体基板1上に膜厚400nmのロコス素子分離領域2を形成する。次に膜厚10nmのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜3を介してゲート電極4を形成する。この後、P-ウェル領域、N+ソース/ドレイン領域及びNウェルコンタクト領域形成のための注入を同時に行うために使用されるレジストマスクパターン5をフォトリソグラフィにより形成する。
【0043】
更に、Nウェルコンタクト領域(図3の密集コンタクト領域100)に形成された複数の第1ウェルコンタクト部200、202、203と、Pウェルコンタクト領域(図3の密集コンタクト領域101)に形成された複数の第2ウェルコンタクト部201、204、205とを備える。
【0044】
前記第1ウェルコンタクト部200の周囲4方向中2方向の境界及び前記第2ウェルコンタクト部201の周囲4方向中2方向の境界には、ロコス素子分離領域の境界とレジストマスクパターン5の境界が存在する。
【0045】
前記第1ウェルコンタクト部202、203の周囲4方向中3方向の境界及び前記第2ウェルコンタクト部204、205の周囲4方向中3方向の境界には、ロコス素子分離領域の境界とレジストマスクパターン5の境界が存在する。
【0046】
次にP-ウェル領域形成のための注入、Nチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、N+ソース/ドレイン領域及びNウェルコンタクト領域形成のための注入を、注入角度0度〜7度で行なう。
【0047】
注入条件は、P-ウェル領域形成のための注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが400keV、ドーズ量が1E13cm-2で、Nチャネルストップ注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが180keV、ドーズ量が1E13cm-2で、チャネル注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが20keV、ドーズ量が1012cm-2台で、N+ソース/ドレイン領域及びNウェルコンタクト領域形成のための注入が、イオン種がAs+イオン、エネルギーが40keV、ドーズ量が3E15cm-2である。
【0048】
Nウェルコンタクト領域も開口しているので、高濃度N型イオン(以下、N + イオンと称する)、低濃度P型イオン(以下、P - イオンと称する)等がこの領域にも同様に入るが、図3に示すようにP-ウェル領域形成のためのイオンが注入されるのは微小領域のみであり、P-濃度は比較的低い。また、Pウェルコンタクト領域はマスクしているので、N+イオンは注入されない。また、図1、図3及び図4に示すように、Pウェルコンタクト領域でのP-ウェル領域形成用のイオン注入等はロコス素子分離領域の境界の周囲4方向、3方向又は2方向からの拡散によるもののみであるが、それでもP-濃度を比較的高くできる。
【0049】
次に図2、図5に示すように、N-ウェル領域及びP+ソース/ドレイン領域形成のための注入を同時に行うために使用されるレジストマスクパターン8をフォトリソグラフィにより形成する。
【0050】
更に、前記第1ウェルコンタクト部200の周囲4方向中2方向の境界には、前記ロコス素子分離領域の境界とレジストマスクパターン8の境界が存在する。
【0051】
前記第1ウェルコンタクト部202、203の周囲4方向中3方向の境界には、前記ロコス素子分離領域の境界とレジストマスクパターン8の境界が存在する。
【0052】
次にN-ウェル領域形成のための注入、Pチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、P+ソース/ドレイン領域形成のための注入を、注入角度0度〜7度で行なう。
【0053】
注入条件は、N-ウェル領域形成のための注入が、イオン種がPイオン、エネルギーが600keV、ドーズ量が1×1013cm-2で、Pチャネルストップ注入が、イオン種がPイオン、エネルギーが300keV、ドーズ量が1×1013cm-2で、チャネル注入が、イオン種がBイオン、エネルギーが20keV、ドーズ量が1012cm-2台で、P+ソース/ドレイン領域形成のための注入が、イオン種がBF2イオン、エネルギーが30keV、ドーズ量が2×1015cm-2である。
【0054】
Nウェルコンタクト領域及びPウェルコンタクト領域は共にマスクしているので、P+イオンは注入されず、PMOSトランジスタ領域のみに注入される。
【0055】
また、図3に示すようにNウェルコンタクト領域は周囲2方向以上がロコス素子分離領域越しにN-ウェル領域形成のためのイオンが注入される構造になっているので、図5に示すようにNウェルコンタクト領域のN+領域と周囲のN-ウェル領域9は確実に接するようにできる。
【0056】
次に、図6に示すように、公知の方法で、層間膜11形成、コンタクトホール12形成、金属配線13形成、保護膜14形成等をへて、半導体装置の前半工程(ウェハー工程)が完了する。
【0057】
最後に、後半工程のアセンブリ工程を公知の方法により行って、半導体装置が完了する。
(実施例2)
図7、図8に本発明の半導体装置の製造方法の他の一例を示す。この実施例でも、P型の半導体基板を用いたCMOS半導体装置の製造工程の一例を説明する。なお、実施例2ではP-ウェル領域を形成しない通常ウェルのプロセスに本発明を適用した例である。図中左から、NMOSトランジスタ領域、P基板コンタクト領域、PMOSトランジスタ領域、Nウェルコンタクト領域を示す。この装置の製造方法を、工程順に説明する。
【0058】
まず、図7に示すように公知のロコス素子分離領域形成工程により、半導体基板1上に膜厚400nmのロコス素子分離領域2を形成する。次に膜厚10nmのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜3を介してゲート電極4を形成する。この後、N+ソース/ドレイン領域とNウェルコンタクト領域を形成するためのN+イオンの注入を同時に行うために使用されるレジストマスクパターン5をフォトリソグラフィにより形成する。
【0059】
次にNチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入工程、N+ソース/ドレイン領域形成のための注入を注入角度0度〜7度で行なう。
【0060】
注入条件は、Nチャネルストップ注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが180keV、ドーズ量が1E13cm-2で、チャネル注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが20keV、ドーズ量が1012cm-2台で、N+ソース/ドレイン領域形成のための注入が、イオン種がAs+イオン、エネルギーが40keV、ドーズ量が3E15cm-2である。
【0061】
ここでは、Nウェルコンタクト領域も開口しているので、N+イオン、Nチャネルストップ注入用のイオン等が同様に注入される。P基板コンタクト領域はマスクしているので、N+イオンは注入されない。
【0062】
次に、図8に示すように、N-ウェル領域及びP+ソース/ドレイン領域形成のための注入を同時に行うために使用されるレジストマスクパターン8をフォトリソグラフィにより形成する。
【0063】
次にN−ウェル領域形成のための注入、Pチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、P+ソース/ドレイン領域形成のための注入を注入角度0度〜7度で行なう。
【0064】
Nウェルコンタクト領域及びP基板コンタクト領域は共にマスクしているので、P+イオンは注入されず、PMOSトランジスタ領域のみに注入される。
【0065】
なお、レジストマスクパターン5及び8は、密集コンタクト領域(図示せず)において、実施例1と同様のパターンを有している。
【0066】
次に、公知の方法で、層間膜形成、コンタクトホール形成、メタル配線形成、保護膜形成等をへて、半導体装置の前半工程(ウェハー工程)が完了する。
【0067】
最後に、公知の方法で後半工程のアセンブリ工程を行って、半導体装置が完了する。
(実施例3)
図9〜12は、実施例1の変形例であり、図3〜6に対応している。図10〜12は、特にウェルコンタクト領域のみに関して説明した図である。なお、図9は平面図、図10〜12は図9のB−B’での製造工程の概略断面図である。図中左(B側)からN-ウェル領域の中央部のウェルコンタクト領域、N-ウェル領域端部のウェルコンタクト領域、P-ウェル領域の中央部のウェルコンタクト領域、P-ウェル領域端部のウェルコンタクト領域を示す。
【0068】
この装置の製造方法を、工程順に説明する。
【0069】
まず、図10に示すように公知のロコス素子分離領域形成工程により、半導体基板1上に膜厚400nmのロコス素子分離領域2を形成する。次に膜厚10nmのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜3を介してゲート電極4を形成する。
【0070】
このゲート電極4の形成と同時に、図9に示すようにNウェルコンタクト領域の周囲をダミーゲート電極4で囲むようにする。図には示してないが、ロコス素子分離領域上を連続してダミーゲート電極パターン4aで覆ってもよい。
【0071】
次に、P-ウェル領域及びN+ソース/ドレイン領域形成のための注入を同時に行うためのレジストマスクパターン5をフォトリソグラフィにより形成する。更にP-ウェル領域形成のための注入、Nチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、N+ソース/ドレイン領域形成のための注入を注入角度0度〜7度で行なう。注入条件は、P-ウェル領域形成のための注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが400keV、ドーズ量が1E13cm-2で、Nチャネルストップ注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが180keV、ドーズ量が1E13cm-2で、チャネル注入が、イオン種がB+イオン。エネルギーが20keV、ドーズ量が1012cm-2台で、N+ソース/ドレイン領域形成のための注入が、イオン種がAs+イオン、エネルギーが40keV、ドーズ量が3E15cm-2である。
【0072】
Nウェルコンタクト領域も開口しているので、N+イオン、P-ウェル領域形成用のイオン等が同様に注入される。しかし、図9に示すようにP-ウェル領域形成用のイオンが注入されるのは微小領域のみであり、P-濃度を比較的低くすることができる。また、Pウェルコンタクト領域はマスクしているので、N+イオンは注入されず、P-ウェル領域形成用のイオン注入等は周囲4方向もしくは3方向からの拡散によるもののみであるが、それでもP-濃度を比較的高くできる。
【0073】
次に図11に示すように、N-ウェル領域及びP+ソース/ドレイン領域形成のための注入を同時に行うためのレジストマスクパターン8をフォトリソグラフィにより形成する。次にN-ウェル領域形成のための注入、Pチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、P+ソース/ドレイン領域形成のための注入を注入角度0度〜7度で行なう。
【0074】
Nウェルコンタクト領域及びPウェルコンタクト領域は共にマスクしているので、P+イオンは注入されず、PMOSトランジスタ領域のみに注入される。
【0075】
ここで、先ほどダミーゲート電極パターン4aを配置したNウェルコンタクト領域の周囲では、イオンがダミーゲート電極パターンを通して注入されるので基板内に注入されるイオンの深さが浅く、表面での濃度を比較的高く設定できる。よって、Nウェルコンタクト領域のN+領域7と周囲のN-ウェル領域9は更に低抵抗に接続することができる。
【0076】
なお、レジストマスクパターン5及び8は、密集コンタクト領域100及び101において、実施例1と同様のパターンを有している。
【0077】
次に、図12に示すように層間膜11形成、コンタクトホール12形成、金属配線13形成、保護膜14形成等をへて、半導体装置の前半工程(ウェハー工程)が完了する。
【0078】
最後に、公知の方法で、後半工程のアセンブリ工程を行って、半導体装置が完了する。
(実施例4)
この実施例は、ゲート電極を2層構造とし、下層のゲート電極を注入プロファイル制御のためのダミーとして兼用した例である。
【0079】
図13〜16は、実施例3の図9〜12にそれぞれ対応した図である。特に、図14〜16は、ウェルコンタクト領域のみに関して説明した図である。図13は平面図、図14〜16は図13のC−C’での製造工程断面図である。図中左(C側)からN-ウェル領域の中央部のウェルコンタクト領域、N-ウェル領域端部のウェルコンタクト領域、P-ウェル領域の中央部のウェルコンタクト領域、P-ウェル領域端部のウェルコンタクト領域を示す。
【0080】
この装置の製造方法を、工程順に説明する。
【0081】
まず、図14に示すように公知のロコス素子分離領域形成工程により、半導体基板1上に膜厚400nmのロコス素子分離領域2を形成する。次に膜厚10nmのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜3を介して、ゲート電極の下層15を形成する。この下層15の形成と同時に、図13に示すようにNウェルコンタクト領域の周囲をダミーゲート電極パターン15aで囲むようにすると共に、Pウェルコンタクト領域もダミーゲート電極パターン15aで覆う。このときロコス素子分離領域上を連続してダミーゲート電極パターン15aで覆ってもよい。
【0082】
次に、P-ウェル領域及びN+ソース/ドレイン領域形成のための注入を同時に行うためのレジストマスクパターン16をフォトリソグラフィにより形成する。Pウェルコンタクト領域はダミーゲート電極パターン15aで覆っているので、レジストパターン16を残さなくてよい。
【0083】
更にP-ウェル領域形成のための注入、Nチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、N+ソース/ドレイン領域形成のための注入を注入角度0度〜7度で行なう。注入条件は、P-ウェル領域形成のための注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが400keV、ドーズ量が1E13cm-2で、Nチャネルストップ注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが180keV、ドーズ量が1E13cm-2で、チャネル注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが20keV、ドーズ量が1012cm-2台で、N+ソース/ドレイン領域形成のための注入が、イオン種がAs+イオン、エネルギーが40keV、ドーズ量が3E15cm-2である。
【0084】
更に、Nウェルコンタクト領域(図3の密集コンタクト領域100)に形成された複数の第1ウェルコンタクト部200、202、203と、Pウェルコンタクト領域(図3の密集コンタクト領域101)に形成された複数の第2ウェルコンタクト部201、204、205とを備える。
【0085】
前記第1ウェルコンタクト部200の周囲4方向中2方向の境界及び前記第2ウェルコンタクト部201の周囲4方向中2方向の境界には、ロコス素子分離領域の境界とレジストマスクパターン5の境界が存在する。
【0086】
前記第1ウェルコンタクト部202、203の周囲4方向中3方向の境界及び前記第2ウェルコンタクト部204、205の周囲4方向中3方向の境界には、ロコス素子分離領域の境界とレジストマスクパターン5の境界が存在する。
【0087】
Nウェルコンタクト領域も開口しているので、N+イオン、P-ウェル領域形成用のイオン等が同様に注入されるが、図13に示すようにP-ウェル領域が形成用のイオンが注入されるのは微小領域のみであり、P-濃度は比較的低い。また、Pウェルコンタクト領域は、図14に示すように、ダミーゲート電極パターン15aで覆っているので、N+イオンは注入されず、P-ウェル領域形成のための注入はダミーゲート電極パターン15aを通して注入される。よって、基板表面のP-濃度を更に高く設定できる。よってPウェルコンタクト領域の抵抗を更に下げることができる。
【0088】
次に図15に示すように、N-ウェル領域及びP+ソース/ドレイン領域形成のための注入を同時に行うためのレジストマスクパターン17をフォトリソグラフィにより形成する。
【0089】
次にN-ウェル領域形成のための注入、Pチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、P+ソース/ドレイン領域形成のための注入を注入角度0度〜7度で行なう。Nウェルコンタクト領域及びPウェルコンタクト領域は共にマスクしているので、P+イオンは注入されず、PMOSトランジスタ領域のみに注入される。
【0090】
ここで、先ほどダミーゲート電極パターン15aを配置したNウェルコンタクト領域の周囲では、イオンがダミーゲート電極パターンを通して注入されるので、基板内に注入されるイオンの深さが浅く、表面での濃度を比較的高く設定できる。よって、Nウェルコンタクト領域のN+領域7と周囲のN-ウェル領域9は更に低抵抗に接続することができる。
【0091】
次に、図示してないが、上層のゲート電極形成のための材料層を堆積し、この材料層を下層と共に加工することで、ダミーゲート電極パターン15aは除去することができる。図16にはダミーゲート電極パターン15aを除去した状態を示している。
【0092】
次に、層間膜11形成、コンタクトホール12形成、金属配線13形成、保護膜14形成等をへて、半導体装置の前半工程(ウェハー工程)が完了する。
【0093】
最後に、後半工程のアセンブリ工程を行って、半導体装置が完了する。
(実施例5)
この実施例は、フラッシュメモリーのようなゲート電極が2層構造のものについて、下層のゲート電極を注入プロファイル制御のためのダミーゲート電極パターンとして用いた例である。
【0094】
図17〜20は、実施例4の図13〜16にそれぞれ対応した図である。特に、図18〜20は、ウェルコンタクト領域のみに関して説明した図である。図17は平面図、図18〜20は図17のF−F’での製造工程断面図である。図中左(F側)からN-ウェル領域の中央部のウェルコンタクト領域、N-ウェル領域端部のウェルコンタクト領域、P-ウェル領域の中央部のウェルコンタクト領域、P-ウェル領域端部のウェルコンタクト領域を示す。
【0095】
この装置の製造方法を、工程順に説明する。
【0096】
まず、図18に示すように公知のロコス素子分離領域形成工程により、半導体基板1上に膜厚400nmのロコス素子分離領域2を形成する。次に膜厚10nmのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜3を介して、ゲート電極の下層を形成する。この下層の形成と同時に、図17に示すようにNウェルコンタクト領域の周囲をダミーゲート電極パターン18aで囲むようにすると共に、Pウェルコンタクト領域もダミーゲート電極パターン18aで覆う。このときロコス素子分離領域上を連続してダミーゲート電極パターン18aで覆ってもよい。
【0097】
次に、P-ウェル領域及びN+ソース/ドレイン領域形成のための注入を同時に行うためのレジストマスクパターン16をフォトリソグラフィにより形成する。Pウェルコンタクト領域はダミーゲート電極パターン18aで覆っているので、レジストパターン16を残さなくてよい。
【0098】
更にP-ウェル領域形成のための注入、Nチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、N+ソース/ドレイン領域形成のための注入を注入角度0度〜7度で行なう。注入条件は、P-ウェル領域形成のための注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが400keV、ドーズ量が1E13cm-2で、Nチャネルストップ注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが180keV、ドーズ量が1E13cm-2で、チャネル注入が、イオン種がB+イオン、エネルギーが20keV、ドーズ量が1012cm-2台で、N+ソース/ドレイン領域形成のための注入が、イオン種がAs+イオン、エネルギーが40keV、ドーズ量が3E15cm-2である。
【0099】
更に、Nウェルコンタクト領域(図17の密集コンタクト領域100)に形成された複数の第1ウェルコンタクト部200、202、203と、Pウェルコンタクト領域(図17の密集コンタクト領域101)に形成された複数の第2ウェルコンタクト部201、204、205とを備える。
【0100】
前記第1ウェルコンタクト部200の周囲4方向中2方向の境界及び前記第2ウェルコンタクト部201の周囲4方向中2方向の境界には、ロコス素子分離領域の境界とレジストマスクパターン5の境界が存在する。
【0101】
前記第1ウェルコンタクト部202、203の周囲4方向中3方向の境界及び前記第2ウェルコンタクト部204、205の周囲4方向中3方向の境界には、ロコス素子分離領域の境界とレジストマスクパターン5の境界が存在する。
【0102】
Nウェルコンタクト領域も開口しているので、N+イオン、P-ウェル領域形成用のイオン等が同様に注入されるが、図17に示すようにP-ウェル領域形成用のイオンが注入されるのは微小領域のみであり、P-濃度は比較的低い。また、Pウェルコンタクト領域は、図18に示すように、ダミーゲート電極パターン18aで覆っているので、N+イオンは注入されず、P-ウェル領域形成のための注入はダミーゲート電極パターン18aを通して注入される。よって、基板表面のP-濃度を更に高く設定できる。よってPウェルコンタクト領域の抵抗を更に下げることができる。
【0103】
次に図19に示すように、N-ウェル領域及びP+ソース/ドレイン領域形成のための注入を同時に行うためのレジストマスクパターン17をフォトリソグラフィにより形成する。
【0104】
次にN-ウェル領域形成のための注入、Pチャネルストップ注入、トランジスタのVthを合わせるためのチャネル注入、P+ソース/ドレイン領域形成のための注入を注入角度0度〜7度で行なう。Nウェルコンタクト領域及びPウェルコンタクト領域は共にマスクしているので、P+イオンは注入されず、PMOSトランジスタ領域のみに注入される。
【0105】
ここで、先ほどダミーゲート電極パターン18aを配置したNウェルコンタクト領域の周囲では、イオンがダミーゲート電極パターンを通して注入されるので、基板内に注入されるイオンの深さが浅く、表面での濃度を比較的高く設定できる。よって、Nウェルコンタクト領域のN+領域7と周囲のN-ウェル領域9は更に低抵抗に接続することができる。
【0106】
次に、図示してないが、上層のゲート電極形成のための材料層を堆積し、この材料層を下層と共に加工することで、ダミーゲート電極パターン18aは除去することができる。図20にはダミーゲート電極パターン18aを除去した状態を示している。
【0107】
次に、層間膜11形成、コンタクトホール12形成、金属配線13形成、保護膜14形成等をへて、半導体装置の前半工程(ウェハー工程)が完了する。
【0108】
最後に、後半工程のアセンブリ工程を行って、半導体装置が完了する。
【0109】
【発明の効果】
本発明によれば、CMOS構造を用いた半導体装置において、ウェル領域形成とソース/ドレイン領域形成のためのマスクを共用させることで、イオン拡散形成に伴うマスク工程を削減でき、半導体プロセスを簡略化できる効果がある。コスト低減はもちろん、同時に製造工程が短くなるのでターンアラウンドタイム(TAT)が向上し、短納期化にも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の半導体装置の製造工程断面図である。
【図2】本発明の実施例1の半導体装置の製造工程断面図である。
【図3】本発明の実施例1の半導体装置の概略平面図である。
【図4】本発明の実施例1の半導体装置の概略平面図である。
【図5】本発明の実施例1の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図6】本発明の実施例1の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図7】本発明の実施例2の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図8】本発明の実施例2の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図9】本発明の実施例3の半導体装置の概略平面図である。
【図10】本発明の実施例3の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図11】本発明の実施例3の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図12】本発明の実施例3の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図13】本発明の実施例4の半導体装置の概略平面図である。
【図14】本発明の実施例4の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図15】本発明の実施例4の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図16】本発明の実施例4の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図17】本発明の実施例5の半導体装置の概略平面図である。
【図18】本発明の実施例5の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図19】本発明の実施例5の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図20】本発明の実施例5の半導体装置の要部の製造工程断面図である。
【図21】従来の半導体装置の概略平面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 ロコス素子分離領域
3 ゲート絶縁膜
4 ゲート電極
5、8、16、17 レジストマスクパターン
6 P-ウェル領域
7 N+ソース/ドレイン領域
9 N-ウェル領域
10 P+ソース/ドレイン領域
11 層間絶縁膜
12 コンタクトホール
200、202、203 第1ウェルコンタクト部
201、204、205 第2ウェルコンタクト部
13 金属配線
14 保護膜
4a、18a ダミーゲート電極パターン
20 Nウェルコンタクト領域
21 Pウェルコンタクト領域
100、101 密集コンタクト部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. More particularly, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a CMOS structure, and more particularly to a low-cost manufacturing method in which the number of masks is reduced and the process is simplified.
[0002]
[Prior art]
CMOS type semiconductor devices have become the mainstream of MOS type integrated circuits because of their low power consumption. At present, a twin well structure that can optimize the ion concentration of the substrate in the n-type MOS transistor region and the p-type MOS transistor region is usually used. In the manufacturing process for obtaining this structure, each of the conductive transistor forming processes requires a well forming process, a threshold voltage control process, and a source / drain forming process, and there is a problem that the process is long.
[0003]
For this reason, JP-A-7-222101 and JP-A-8-46058 require a mask for well region formation and high-concentration implantation of a conductivity type different from the well region when forming a CMOS type semiconductor device. A method for reducing the process by sharing a mask for forming a source / drain region is described. In applying such a simplified method, the key is a method of forming a well contact region that requires ion implantation at a high concentration of the same conductivity type as the well region.
[0004]
In Japanese Patent Laid-Open No. 7-222101, the following method is described as a method for forming the well contact region. First, a mask having an opening for forming a source / drain region and a small opening having a large aspect ratio for forming a well contact region is formed. Ion implantation for forming the well region is performed using oblique ion implantation at an angle that is not implanted into the small opening. The well contact region is formed by implanting only high-concentration ions without implanting ions for forming well regions of different conductivity types.
[0005]
  A schematic plan view of the semiconductor device of this publication is shown in FIG. In the figure, 4 is a gate electrode, 6 is P-Well region, 7 is N+Source / drain region, 9 is N-Well region, 10 is P+Source / drain regions, 20 is an N well contact region, 21 is a P well contact region, and 100 and 101 are dense contact portions. In the figure, the solid line is the boundary of the LOCOS element isolation region, and the dotted line isP -The border of the well region formation mask pattern, the thick lineN -It means the boundary of the well region forming mask pattern. 21 corresponds to FIGS. 1 to 3 in the above publication.
[0006]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 8-46058 describes a method in which contact is made with a channel stop layer below the LOCOS element isolation region, instead of using a well-implanted substrate as a well contact.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the method using oblique ion implantation disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-222101, there is a problem that the throughput is lowered because the oblique implantation has a low processing capability. Further, since ions for forming the well region are obliquely implanted into the substrate, an opening region of a certain level or more is necessary, and there is a problem that the degree of freedom of circuit layout and miniaturization are limited.
[0008]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-46058, it is necessary to open a contact hole in the LOCOS element isolation region, and the contact etching must be performed more than a normal process. For this reason, there is a problem that the substrate is greatly dug at a thin portion of the LOCOS element isolation region, and junction leakage occurs in a fine process using a shallow junction.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  Thus, according to the present invention, (i) first conductivity type source / drain region formation region, second conductivity type source / drain region formation region, first conductivity type substrate contact region formation region, and second conductivity type well contact region formation After forming a LOCOS element isolation region that divides each region on the first conductivity type semiconductor substrate, a gate electrode is formed in each source / drain region formation region via a gate insulating film, and simultaneously with the formation of the gate electrode Forming a dummy gate electrode pattern on the outer periphery of the second conductivity type well contact region forming region;
(Ii) An opening for forming a second conductivity type source / drain region, a mask for forming a first conductivity type substrate contact region, and an opening for forming a second conductivity type well contact region Forming a mask pattern having,
(Iii) The second conductivity type source / drain region using the mask pattern by vertical ion implantation of 7 degrees or less under the condition that the gate electrode and the LOCOS element isolation region are not transmitted.And second conductivity type well contact regionOn the first conductive type substrate contact area under the condition of transmitting through the gate electrode and the LOCOS element isolation regionAreaForming, and
(Iv) An opening for forming the second conductivity type well region and the first conductivity type source / drain region, a mask portion covering the second conductivity type well contact region, and an end of the opening on the dummy gate electrode Forming a mask pattern having,
(V) Using the mask pattern, by vertical ion implantation of 7 degrees or less, the first conductivity type source / drain region is transmitted through the gate electrode and the LOCOS device isolation region under the condition that the gate electrode and the LOCOS device isolation region are not transmitted. Forming a second conductivity type well region under the following conditions:
A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in the order of steps.
First, LOCOS element isolation for partitioning a first conductivity type source / drain region formation region, a second conductivity type source / drain region formation region, a first conductivity type substrate contact region formation region, and a second conductivity type well contact region formation region, respectively After the region is formed on the first conductivity type semiconductor substrate, a gate electrode is formed in each source / drain region formation region via a gate insulating film (step (i)).
[0011]
The semiconductor substrate that can be used in the present invention is not particularly limited, but a silicon substrate is usually used. The semiconductor substrate has the first conductivity type. The first conductivity type means n-type or p-type. Examples of ions that give n-type include P ions and As ions, and examples of ions that give p-type include B ions.
[0012]
The LOCOS element isolation region can be formed by a normal LOCOS method. As the gate insulating film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof can be used. The gate electrode is made of a film known in the art such as a metal film such as aluminum or copper, a silicon film, or a silicide film. These gate insulating film and gate electrode can be formed by a known method.
[0013]
The first conductivity type source / drain region formation region, the second conductivity type source / drain region formation region, the first conductivity type substrate contact region formation region, and the second conductivity type well contact region formation region have desired characteristics. So that it is properly sized. These regions are usually rectangular, but are not limited to this shape, and may be other shapes such as a round shape and an oval shape. The second conductivity type means p-type when the first conductivity type is n-type, and n-type when the first conductivity type is p-type.
[0014]
Next, an opening for forming the second conductivity type source / drain region, a mask for forming the first conductivity type substrate contact region, and an opening for forming the second conductivity type well contact region are formed. A mask pattern is formed (step (ii)).
[0015]
The mask pattern can be formed by a known method. For example, a photoresist film can be formed on the entire surface by applying the material, and then exposed and developed so that the photoresist film remains in a predetermined mask pattern.
[0016]
Here, the opening for forming the second conductivity type source / drain region has, for example, 2 openings than the opening for forming the second conductivity type well contact region and the mask portion for forming the first conductivity type substrate contact region. It is preferable to have a width that is at least 3 times larger.
[0017]
Next, using the mask pattern of step (ii), the second conductivity type source / drain region and the second conductivity type well contact high concentration region are formed by vertical ion implantation of 7 degrees or less (step (iii)).
[0018]
Ion implantation for forming each region is performed within a range of 7 degrees or less, preferably 0 to 7 degrees from the perpendicular to the substrate surface. Each region is formed at a time, and the ion implantation conditions for formation are performed with energy that does not pass through the gate electrode and the LOCOS element isolation region. Specifically, energy of 10 to 40 KeV, 1 × 1015~ 5x1015/ Cm-2It is preferable to carry out with the dose amount.
[0019]
Further, a mask pattern having an opening for forming the second conductivity type well region and the first conductivity type source / drain region and a mask portion for forming the second conductivity type well contact region is formed (step (step (2)). iv)).
[0020]
The method for forming the mask pattern is the same as the method for forming the mask pattern in the step (ii).
[0021]
Here, the opening for forming the second conductivity type well region and the first conductivity type source / drain region has a width that is, for example, 2 to 3 times larger than the mask portion for forming the second conductivity type well contact region. It is preferable to have.
[0022]
Next, a second conductivity type well region and a first conductivity type source / drain region are formed by vertical ion implantation of 7 degrees or less using the mask pattern of step (iv) (step (v)).
[0023]
Ion implantation for forming each region is performed within a range of 7 degrees or less, preferably 0 to 7 degrees from the perpendicular to the substrate surface.
[0024]
Here, the first conductivity type source / drain region and the second conductivity type well region are formed by separate ion implantation. Either of these ion implantation steps may be performed first.
[0025]
The ion implantation conditions for forming the first conductivity type source / drain regions are performed with energy that does not pass through the gate electrode and the LOCOS element isolation region. Specifically, energy of 10 to 40 KeV, 1 × 1015~ 5x1015/ Cm-2It is preferable to carry out with the dose amount.
[0026]
On the other hand, the ion implantation conditions for forming the second conductivity type well region are performed with energy transmitted through the gate electrode and the LOCOS element isolation region. Specifically, an energy of 300 to 700 KeV, 1012-1013/ Cm-2It is preferable to carry out with the dose amount.
[0027]
A semiconductor device can be manufactured through the above steps.
[0028]
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, each region can be formed by normal implantation without using oblique implantation, so that the throughput is improved as compared with the conventional method. Furthermore, since the manufacturing process can be simplified, a low-cost process can be realized. Further, even in a finer rule process, there is no problem that ions for forming a well region are not implanted in a minute space portion. In addition, junction leakage is less likely to be a problem due to overetching of the substrate. From the above, the present invention is more effective for a fine process.
[0029]
The second conductivity type source / drain region may be formed in the first conductivity type well region. This first conductivity type well region can be formed by vertical ion implantation of 7 degrees or less using the mask pattern of the step (ii). In this case, the first conductivity type substrate contact region becomes the first conductivity type well contact region.
[0030]
In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the first conductivity type substrate contact region or well contact region having the same conductivity type as the substrate is not ion-implanted at a high concentration, and only the second conductivity type well contact region different from the substrate is high. Ion implantation to concentration. Since this implantation is not oblique implantation, reverse conductivity type ions also enter the well contact region implanted at a high concentration. However, ion implantation for forming the reverse conductivity type well region is deepened and the implantation area is increased. If the absolute amount of ions implanted with a minimum is reduced, the influence can be reduced.
[0031]
Furthermore, in order to reliably connect the high-concentration regions of the substrate and the reverse conductivity type well region and the well contact region, each well contact region should have a LOCOS element isolation region in at least three of the four surrounding directions. Is preferred. In the active region without the LOCOS element isolation region, the conductivity type of the substrate surface is inverted, and if there is no LOCOS element molecular region, the well region and the high concentration region will be separated. Therefore, the ion implantation is performed through the LOCOS element isolation region to form the well region, so that the implantation depth becomes shallow, so that the concentration in the vicinity of the surface can be increased. As a result, the well region and the high concentration region can be prevented from separating.
[0032]
This is the same in both the normal well process and the twin well process.
[0033]
Moreover, it is preferable that the implantation depth for forming the first conductivity type well region in the step (iii) is deeper than the implantation depth for forming the second conductivity type well region in the step (v). Thereby, the influence of the reverse conductivity type ion implantation entering the well contact region can be minimized.
[0034]
Furthermore, the implantation depth for forming the first conductivity type well region in step (iii) may be deeper than the implantation depth for forming the second conductivity type well region in step (v). The former implantation depth is preferably 1.2 times or more deeper than the latter implantation depth.
[0035]
Further, two or three or more first well contact portions may be formed in the second conductivity type well contact region, and two or three or more plural wells may be formed in the first conductivity type substrate or well contact region. The second well contact portion may be formed. In this case, it is preferable that the first conductivity type substrate or the well contact region and the second conductivity type well contact region are partitioned by the LOCOS element isolation region. Thereby, an area can be made smaller than the conventional semiconductor device.
[0036]
Furthermore, a second conductivity type well contact region that is partitioned by the LOCOS element isolation region and located at the end of the second conductivity type well region may be formed. This region can be formed by using a mask pattern having no boundary on the end side of the second conductivity type well region in the steps (ii) and (iv).
[0037]
In step (i), a dummy gate electrode pattern is formed on the outer periphery of the second conductivity type well contact region formation region simultaneously with the gate electrode. In step (iv), the mask pattern is also formed on the dummy gate electrode pattern. In step (v), implantation for forming the second conductivity type well contact region may be performed using the mask pattern. By this step, a well region shallower than other regions can be formed.
[0038]
Furthermore, the gate electrode may have a two-layer structure, and the lower gate electrode may be used in the same manner as the dummy gate electrode pattern. Thereby, an ion region having an appropriate surface concentration can be formed under the gate electrode. Note that a flash (nonvolatile) memory can be manufactured by using a gate electrode having a two-layer structure.
[0039]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. The present invention is not limited by these examples.
(Example 1)
1 and 2 are schematic process cross-sectional views of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. In this embodiment, an example of a manufacturing process of a CMOS semiconductor device using a P-type semiconductor substrate will be described.
[0040]
From the left in the figure, an NMOS transistor region, a P well contact region, a PMOS transistor region, and an N well contact region are shown. FIG. 3 is a schematic plan view of the resulting CMOS semiconductor device. 1 and 2 are cross-sectional views taken along the line D-D 'of FIG. FIGS. 4 to 6 are views particularly for explaining a manufacturing process of only the well contact region, and FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views of the manufacturing process at A-A ′ in FIG. 3. N from the left (A side) in the figure-Well contact region at the center of the well region, N-Well contact region at the edge of the well region, P-Well contact region in the center of the well region, P-The well contact region at the end of the well region is shown.
[0041]
The manufacturing method of this apparatus will be described in the order of steps.
[0042]
First, as shown in FIGS. 1 and 4, a LOCOS element isolation region 2 having a thickness of 400 nm is formed on the semiconductor substrate 1 by a known LOCOS element isolation region formation step. Next, a gate electrode 4 is formed through a gate insulating film 3 made of a silicon oxide film having a thickness of 10 nm. After this, P-Well region, N+A resist mask pattern 5 used for simultaneously performing implantation for forming the source / drain region and the N well contact region is formed by photolithography.
[0043]
Further, a plurality of first well contact portions 200, 202, 203 formed in the N well contact region (the dense contact region 100 in FIG. 3) and a P well contact region (the dense contact region 101 in FIG. 3) are formed. A plurality of second well contact portions 201, 204, and 205 are provided.
[0044]
The boundary of the two directions in the four directions around the first well contact portion 200 and the boundary in the two directions in the four directions around the second well contact portion 201 include a boundary of the LOCOS element isolation region and a boundary of the resist mask pattern 5. Exists.
[0045]
The boundary in the three directions in the four directions around the first well contact portions 202 and 203 and the boundary in the three directions in the four directions around the second well contact portions 204 and 205 include the boundary of the LOCOS element isolation region and the resist mask pattern. There are 5 boundaries.
[0046]
Next, P-Implantation for well region formation, N channel stop implantation, channel implantation for matching Vth of transistor, N+Implantation for forming source / drain regions and N-well contact regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees.
[0047]
The injection conditions are P-The implantation for forming the well region is performed when the ion species is B+Ion, energy is 400 keV, dose is 1E13 cm-2N channel stop implantation is performed when the ion species is B+Ion, energy is 180 keV, dose is 1E13 cm-2In the channel implantation, the ion species is B+Ion, energy 20 keV, dose 1012cm-2Stand, N+The implantation for forming the source / drain region and the N well contact region is performed when the ion species is As.+Ion, energy is 40 keV, dose is 3E15 cm-2It is.
[0048]
  Since the N well contact region is also open,High-concentration N-type ions (hereinafter referred to as N + Low concentration P-type ions (hereinafter referred to as P) - Called ion)Etc. enters this region as well, but as shown in FIG.-Only the micro region is implanted with ions for forming the well region.-The concentration is relatively low. Since the P well contact region is masked, N+Ions are not implanted. Further, as shown in FIGS. 1, 3 and 4, P in the P well contact region-The ion implantation or the like for forming the well region is only by diffusion from the four directions, three directions, or two directions around the boundary of the LOCOS element isolation region.-The concentration can be made relatively high.
[0049]
Next, as shown in FIG. 2 and FIG.-Well region and P+A resist mask pattern 8 used for simultaneously performing implantation for forming source / drain regions is formed by photolithography.
[0050]
Further, the boundary of the LOCOS element isolation region and the boundary of the resist mask pattern 8 exist at the boundary in two of the four directions around the first well contact portion 200.
[0051]
The boundary of the LOCOS element isolation region and the boundary of the resist mask pattern 8 exist at the boundary in three out of the four directions around the first well contact portions 202 and 203.
[0052]
Then N-Implantation for well region formation, P channel stop implantation, channel implantation for matching Vth of transistor, P+Implantation for forming the source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees.
[0053]
The injection conditions are N-Implantation for forming the well region is performed by ion species of P ions, energy of 600 keV, and dose of 1 × 10.13cm-2In the P channel stop implantation, the ion species is P ion, the energy is 300 keV, and the dose amount is 1 × 10.13cm-2In the channel implantation, the ion species is B ion, the energy is 20 keV, and the dose is 1012cm-2P,+Implantation for forming source / drain regions is performed when the ion species is BF.2Ion, energy 30 keV, dose 2 × 1015cm-2It is.
[0054]
Since both the N well contact region and the P well contact region are masked, P+Ions are not implanted and are implanted only in the PMOS transistor region.
[0055]
In addition, as shown in FIG. 3, the N well contact region has N directions beyond the LOCOS element isolation region in two or more directions.-Since the ions for forming the well region are implanted, as shown in FIG.+Area and surrounding N-The well region 9 can be surely touched.
[0056]
Next, as shown in FIG. 6, the first half process (wafer process) of the semiconductor device is completed through the formation of the interlayer film 11, the contact hole 12, the metal wiring 13, the protective film 14, etc. by a known method. To do.
[0057]
Finally, the assembly process of the latter half process is performed by a known method to complete the semiconductor device.
(Example 2)
7 and 8 show another example of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. Also in this embodiment, an example of a manufacturing process of a CMOS semiconductor device using a P-type semiconductor substrate will be described. In Example 2, P is used.-This is an example in which the present invention is applied to a process of a normal well in which no well region is formed. From the left in the figure, an NMOS transistor region, a P substrate contact region, a PMOS transistor region, and an N well contact region are shown. The manufacturing method of this apparatus will be described in the order of steps.
[0058]
First, as shown in FIG. 7, a LOCOS element isolation region 2 having a film thickness of 400 nm is formed on the semiconductor substrate 1 by a known LOCOS element isolation region forming step. Next, a gate electrode 4 is formed through a gate insulating film 3 made of a silicon oxide film having a thickness of 10 nm. After this, N+N for forming source / drain regions and N-well contact regions+A resist mask pattern 5 used for simultaneously performing ion implantation is formed by photolithography.
[0059]
Next, N channel stop injection, channel injection step for adjusting Vth of transistor, N+Implantation for forming source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees.
[0060]
The implantation conditions are as follows: N channel stop implantation, ion species B+Ion, energy is 180 keV, dose is 1E13 cm-2In the channel implantation, the ion species is B+Ion, energy 20 keV, dose 1012cm-2Stand, N+Implantation for forming source / drain regions is performed when the ion species is As.+Ion, energy is 40 keV, dose is 3E15 cm-2It is.
[0061]
Here, since the N well contact region is also opened, N+Ions, ions for N channel stop implantation, and the like are implanted in the same manner. Since the P substrate contact region is masked, N+Ions are not implanted.
[0062]
Next, as shown in FIG.-Well region and P+A resist mask pattern 8 used for simultaneously performing implantation for forming source / drain regions is formed by photolithography.
[0063]
Next, implantation for forming the N-well region, P channel stop implantation, channel implantation for matching the Vth of the transistor, P+Implantation for forming source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees.
[0064]
Since both the N well contact region and the P substrate contact region are masked, P+Ions are not implanted and are implanted only in the PMOS transistor region.
[0065]
The resist mask patterns 5 and 8 have the same pattern as that of the first embodiment in the dense contact region (not shown).
[0066]
Next, the first half process (wafer process) of the semiconductor device is completed through the interlayer film formation, contact hole formation, metal wiring formation, protective film formation, and the like by a known method.
[0067]
Finally, the assembly process of the latter half process is performed by a known method to complete the semiconductor device.
(Example 3)
FIGS. 9-12 is a modification of Example 1, and respond | corresponds to FIGS. FIGS. 10 to 12 are diagrams that describe only the well contact region. 9 is a plan view, and FIGS. 10 to 12 are schematic cross-sectional views of the manufacturing process at B-B ′ in FIG. 9. N from the left (B side) in the figure-Well contact region at the center of the well region, N-Well contact region at the edge of the well region, P-Well contact region in the center of the well region, P-The well contact region at the end of the well region is shown.
[0068]
The manufacturing method of this apparatus will be described in the order of steps.
[0069]
First, as shown in FIG. 10, a LOCOS element isolation region 2 having a film thickness of 400 nm is formed on the semiconductor substrate 1 by a known LOCOS element isolation region forming step. Next, a gate electrode 4 is formed through a gate insulating film 3 made of a silicon oxide film having a thickness of 10 nm.
[0070]
  This gate electrode 4aSimultaneously with the formation of the dummy gate electrode 4 around the N well contact region as shown in FIG.aSurround with. Although not shown in the drawing, the LOCOS element isolation region may be continuously covered with the dummy gate electrode pattern 4a.
[0071]
Next, P-Well region and N+A resist mask pattern 5 for simultaneously performing implantation for forming source / drain regions is formed by photolithography. Furthermore P-Implantation for well region formation, N channel stop implantation, channel implantation for matching Vth of transistor, N+Implantation for forming source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees. The injection conditions are P-The implantation for forming the well region is performed when the ion species is B+Ion, energy is 400 keV, dose is 1E13 cm-2N channel stop implantation is performed when the ion species is B+Ion, energy is 180 keV, dose is 1E13 cm-2In the channel implantation, the ion species is B+ion. Energy is 20 keV, dose is 1012cm-2Stand, N+Implantation for forming source / drain regions is performed when the ion species is As.+Ion, energy is 40 keV, dose is 3E15 cm-2It is.
[0072]
Since the N well contact region is also open, N+Ion, P-The ions for forming the well region are implanted in the same manner. However, as shown in FIG.-Only the micro region is implanted with ions for forming the well region.-The concentration can be made relatively low. Since the P well contact region is masked, N+Ion is not implanted, P-The ion implantation for forming the well region is only by diffusion from the surrounding four directions or three directions.-The concentration can be made relatively high.
[0073]
Next, as shown in FIG.-Well region and P+A resist mask pattern 8 for simultaneously performing implantation for forming source / drain regions is formed by photolithography. Then N-Implantation for well region formation, P channel stop implantation, channel implantation for matching Vth of transistor, P+Implantation for forming source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees.
[0074]
Since both the N well contact region and the P well contact region are masked, P+Ions are not implanted and are implanted only in the PMOS transistor region.
[0075]
Here, since the ions are implanted through the dummy gate electrode pattern around the N-well contact region where the dummy gate electrode pattern 4a is disposed earlier, the depth of ions implanted into the substrate is shallow, and the concentration on the surface is compared. Can be set high. Therefore, N in the N well contact region+Region 7 and surrounding N-The well region 9 can be further connected to a low resistance.
[0076]
The resist mask patterns 5 and 8 have the same pattern as that of the first embodiment in the dense contact regions 100 and 101.
[0077]
Next, as shown in FIG. 12, the first half process (wafer process) of the semiconductor device is completed through the formation of the interlayer film 11, the formation of the contact hole 12, the formation of the metal wiring 13, the formation of the protective film 14, and the like.
[0078]
Finally, the assembly process of the latter half process is performed by a known method to complete the semiconductor device.
(Example 4)
In this embodiment, the gate electrode has a two-layer structure, and the lower gate electrode is also used as a dummy for injection profile control.
[0079]
13 to 16 are diagrams corresponding to FIGS. 9 to 12 of the third embodiment, respectively. In particular, FIGS. 14 to 16 are diagrams illustrating only the well contact region. FIG. 13 is a plan view, and FIGS. 14 to 16 are cross-sectional views taken along the line C-C ′ in FIG. 13. N from the left (C side) in the figure-Well contact region at the center of the well region, N-Well contact region at the edge of the well region, P-Well contact region in the center of the well region, P-The well contact region at the end of the well region is shown.
[0080]
The manufacturing method of this apparatus will be described in the order of steps.
[0081]
First, as shown in FIG. 14, a LOCOS element isolation region 2 having a thickness of 400 nm is formed on the semiconductor substrate 1 by a known LOCOS element isolation region formation step. Next, a lower layer 15 of the gate electrode is formed through the gate insulating film 3 made of a silicon oxide film having a thickness of 10 nm. Simultaneously with the formation of the lower layer 15, as shown in FIG. 13, the periphery of the N well contact region is surrounded by the dummy gate electrode pattern 15a, and the P well contact region is also covered by the dummy gate electrode pattern 15a. At this time, the LOCOS element isolation region may be continuously covered with the dummy gate electrode pattern 15a.
[0082]
Next, P-Well region and N+A resist mask pattern 16 for simultaneously performing implantation for forming source / drain regions is formed by photolithography. Since the P well contact region is covered with the dummy gate electrode pattern 15a, the resist pattern 16 need not be left.
[0083]
Furthermore P-Implantation for well region formation, N channel stop implantation, channel implantation for matching Vth of transistor, N+Implantation for forming source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees. The injection conditions are P-The implantation for forming the well region is performed when the ion species is B+Ion, energy is 400 keV, dose is 1E13 cm-2N channel stop implantation is performed when the ion species is B+Ion, energy is 180 keV, dose is 1E13 cm-2In the channel implantation, the ion species is B+Ion, energy 20 keV, dose 1012cm-2Stand, N+Implantation for forming source / drain regions is performed when the ion species is As.+Ion, energy is 40 keV, dose is 3E15 cm-2It is.
[0084]
Further, a plurality of first well contact portions 200, 202, 203 formed in the N well contact region (the dense contact region 100 in FIG. 3) and a P well contact region (the dense contact region 101 in FIG. 3) are formed. A plurality of second well contact portions 201, 204, and 205 are provided.
[0085]
The boundary of the two directions in the four directions around the first well contact portion 200 and the boundary in the two directions in the four directions around the second well contact portion 201 include a boundary of the LOCOS element isolation region and a boundary of the resist mask pattern 5. Exists.
[0086]
The boundary in the three directions in the four directions around the first well contact portions 202 and 203 and the boundary in the three directions in the four directions around the second well contact portions 204 and 205 include the boundary of the LOCOS element isolation region and the resist mask pattern. There are 5 boundaries.
[0087]
Since the N well contact region is also open, N+Ion, P-Ions and the like for well region formation are implanted in the same manner, but as shown in FIG.-Only the minute region is implanted with ions for forming the well region.-The concentration is relatively low. Further, as shown in FIG. 14, the P-well contact region is covered with a dummy gate electrode pattern 15a.+Ion is not implanted, P-Implantation for forming the well region is performed through the dummy gate electrode pattern 15a. Therefore, P on the substrate surface-The density can be set higher. Therefore, the resistance of the P well contact region can be further lowered.
[0088]
Next, as shown in FIG.-Well region and P+A resist mask pattern 17 for simultaneously performing implantation for forming source / drain regions is formed by photolithography.
[0089]
Then N-Implantation for well region formation, P channel stop implantation, channel implantation for matching Vth of transistor, P+Implantation for forming source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees. Since both the N well contact region and the P well contact region are masked, P+Ions are not implanted and are implanted only in the PMOS transistor region.
[0090]
Here, since the ions are implanted through the dummy gate electrode pattern around the N well contact region where the dummy gate electrode pattern 15a is disposed earlier, the depth of ions implanted into the substrate is shallow and the concentration on the surface is reduced. Can be set relatively high. Therefore, N in the N well contact region+Region 7 and surrounding N-The well region 9 can be further connected to a low resistance.
[0091]
Next, although not shown, the dummy gate electrode pattern 15a can be removed by depositing a material layer for forming an upper gate electrode and processing this material layer together with the lower layer. FIG. 16 shows a state where the dummy gate electrode pattern 15a is removed.
[0092]
Next, the first half process (wafer process) of the semiconductor device is completed through the interlayer film 11 formation, contact hole 12 formation, metal wiring 13 formation, protective film 14 formation, and the like.
[0093]
Finally, the assembly process of the second half process is performed to complete the semiconductor device.
(Example 5)
This embodiment is an example in which a lower gate electrode is used as a dummy gate electrode pattern for injection profile control when a gate electrode such as a flash memory has a two-layer structure.
[0094]
17 to 20 are diagrams respectively corresponding to FIGS. 13 to 16 of the fourth embodiment. In particular, FIGS. 18 to 20 are diagrams illustrating only the well contact region. FIG. 17 is a plan view, and FIGS. 18 to 20 are sectional views of the manufacturing process at F-F ′ in FIG. 17. N from the left (F side) in the figure-Well contact region at the center of the well region, N-Well contact region at the edge of the well region, P-Well contact region in the center of the well region, P-The well contact region at the end of the well region is shown.
[0095]
The manufacturing method of this apparatus will be described in the order of steps.
[0096]
  First, as shown in FIG. 18, a LOCOS element isolation region 2 having a film thickness of 400 nm is formed on the semiconductor substrate 1 by a known LOCOS element isolation region forming step. Next, under the gate electrode through the gate insulating film 3 made of a silicon oxide film having a thickness of 10 nmLayerForm. Below thisLayeredSimultaneously with the formation, the periphery of the N well contact region is surrounded by the dummy gate electrode pattern 18a as shown in FIG. 17, and the P well contact region is also covered by the dummy gate electrode pattern 18a. At this time, the LOCOS element isolation region may be continuously covered with the dummy gate electrode pattern 18a.
[0097]
Next, P-Well region and N+A resist mask pattern 16 for simultaneously performing implantation for forming source / drain regions is formed by photolithography. Since the P well contact region is covered with the dummy gate electrode pattern 18a, the resist pattern 16 need not be left.
[0098]
Furthermore P-Implantation for well region formation, N channel stop implantation, channel implantation for matching Vth of transistor, N+Implantation for forming source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees. The injection conditions are P-The implantation for forming the well region is performed when the ion species is B+Ion, energy is 400 keV, dose is 1E13 cm-2N channel stop implantation is performed when the ion species is B+Ion, energy is 180 keV, dose is 1E13 cm-2In the channel implantation, the ion species is B+Ion, energy 20 keV, dose 1012cm-2Stand, N+Implantation for forming source / drain regions is performed when the ion species is As.+Ion, energy is 40 keV, dose is 3E15 cm-2It is.
[0099]
Further, the plurality of first well contact portions 200, 202, 203 formed in the N well contact region (the dense contact region 100 in FIG. 17) and the P well contact region (the dense contact region 101 in FIG. 17) are formed. A plurality of second well contact portions 201, 204, and 205 are provided.
[0100]
The boundary of the two directions in the four directions around the first well contact portion 200 and the boundary in the two directions in the four directions around the second well contact portion 201 include a boundary of the LOCOS element isolation region and a boundary of the resist mask pattern 5. Exists.
[0101]
The boundary in the three directions in the four directions around the first well contact portions 202 and 203 and the boundary in the three directions in the four directions around the second well contact portions 204 and 205 include the boundary of the LOCOS element isolation region and the resist mask pattern. There are 5 boundaries.
[0102]
Since the N well contact region is also open, N+Ion, P-The ions for forming the well region are implanted in the same manner, but as shown in FIG.-Only the micro region is implanted with ions for forming the well region.-The concentration is relatively low. Further, as shown in FIG. 18, the P-well contact region is covered with a dummy gate electrode pattern 18a.+Ion is not implanted, P-Implantation for forming the well region is performed through the dummy gate electrode pattern 18a. Therefore, P on the substrate surface-The density can be set higher. Therefore, the resistance of the P well contact region can be further lowered.
[0103]
Next, as shown in FIG.-Well region and P+A resist mask pattern 17 for simultaneously performing implantation for forming source / drain regions is formed by photolithography.
[0104]
Then N-Implantation for well region formation, P channel stop implantation, channel implantation for matching Vth of transistor, P+Implantation for forming source / drain regions is performed at an implantation angle of 0 to 7 degrees. Since both the N well contact region and the P well contact region are masked, P+Ions are not implanted and are implanted only in the PMOS transistor region.
[0105]
Here, since ions are implanted through the dummy gate electrode pattern around the N-well contact region where the dummy gate electrode pattern 18a is disposed earlier, the depth of ions implanted into the substrate is shallow, and the concentration on the surface is reduced. Can be set relatively high. Therefore, N in the N well contact region+Region 7 and surrounding N-The well region 9 can be further connected to a low resistance.
[0106]
Next, although not shown, the dummy gate electrode pattern 18a can be removed by depositing a material layer for forming an upper gate electrode and processing this material layer together with the lower layer. FIG. 20 shows a state where the dummy gate electrode pattern 18a is removed.
[0107]
Next, the first half process (wafer process) of the semiconductor device is completed through the interlayer film 11 formation, contact hole 12 formation, metal wiring 13 formation, protective film 14 formation, and the like.
[0108]
Finally, the assembly process of the second half process is performed to complete the semiconductor device.
[0109]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a semiconductor device using a CMOS structure, a mask process for forming an ion diffusion can be reduced by sharing a mask for forming a well region and a source / drain region, thereby simplifying a semiconductor process. There is an effect that can be done. In addition to cost reduction, the manufacturing process is shortened at the same time, which improves the turnaround time (TAT) and shortens the delivery time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a manufacturing process cross-sectional view of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a manufacturing process cross-sectional view of the semiconductor device according to Example 1 of the present invention;
FIG. 3 is a schematic plan view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic plan view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 1 of the present invention;
FIG. 6 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 1 of the present invention;
7 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 2 of the present invention; FIG.
FIG. 8 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 2 of the present invention;
FIG. 9 is a schematic plan view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 3 of the present invention;
FIG. 11 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 3 of the present invention;
FIG. 12 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 3 of the present invention;
FIG. 13 is a schematic plan view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 4 of the present invention;
FIG. 15 is a manufacturing step sectional view of the essential part of the semiconductor device according to Example 4 of the present invention;
FIG. 16 is a manufacturing process sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 4 of the present invention;
FIG. 17 is a schematic plan view of a semiconductor device according to Example 5 of the present invention.
FIG. 18 is a manufacturing process cross-sectional view of the essential part of the semiconductor device according to Example 5 of the present invention;
FIG. 19 is a manufacturing process cross-sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 5 of the present invention;
20 is a manufacturing process sectional view of the main part of the semiconductor device according to Example 5 of the present invention; FIG.
FIG. 21 is a schematic plan view of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor substrate
2 Locos element isolation region
3 Gate insulation film
4 Gate electrode
5, 8, 16, 17 Resist mask pattern
6P-Well area
7 N+Source / drain region
9 N-Well area
10 P+Source / drain region
11 Interlayer insulation film
12 Contact hole
200, 202, 203 First well contact portion
201, 204, 205 Second well contact portion
13 Metal wiring
14 Protective film
4a, 18a Dummy gate electrode pattern
20 N-well contact region
21 P-well contact region
100, 101 Close contact area

Claims (10)

(i)第1導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第2導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第1導電型基板コンタクト領域形成領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域をそれぞれ区画するロコス素子分離領域を第1導電型の半導体基板上に形成した後、ゲート絶縁膜を介して各ソース/ドレイン領域形成領域にゲート電極を形成し、かつゲート電極の形成と同時に第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域の外周にダミーゲート電極パターンを形成する工程と、
(ii)第2導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部と、第1導電型基板コンタクト領域を形成するためのマスク部と、第2導電型ウェルコンタクト領域形成のための開口部とを有するマスクパターンを形成する工程と、
(iii)上記マスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過しない条件で第2導電型ソース/ドレイン領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域を、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過する条件で第1導電型基板コンタクト領域を形成する工程と、
(iv)第2導電型ウェル領域形成かつ第1導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部と、第2導電型ウェルコンタクト領域を覆うマスク部とダミーゲート電極上に開口部の端部を有するマスクパターンを形成する工程と、
(v)上記マスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過しない条件で第1導電型ソース/ドレイン領域を、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過する条件で第2導電型ウェル領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(I) LOCOS element for partitioning a first conductivity type source / drain region formation region, a second conductivity type source / drain region formation region, a first conductivity type substrate contact region formation region, and a second conductivity type well contact region formation region, respectively After the isolation region is formed on the first conductivity type semiconductor substrate, a gate electrode is formed in each source / drain region formation region via the gate insulating film, and the second conductivity type well contact region is formed simultaneously with the formation of the gate electrode. Forming a dummy gate electrode pattern on the outer periphery of the formation region;
(Ii) An opening for forming a second conductivity type source / drain region, a mask for forming a first conductivity type substrate contact region, and an opening for forming a second conductivity type well contact region Forming a mask pattern having,
(Iii) Using the mask pattern, the second conductivity type source / drain region and the second conductivity type well contact region are gated by vertical ion implantation of 7 degrees or less under the condition that the gate electrode and the LOCOS element isolation region are not transmitted. forming a first conductivity type substrate contact area in conditions for transmitting electrodes and LOCOS isolation region,
(Iv) An opening for forming the second conductivity type well region and the first conductivity type source / drain region, a mask portion covering the second conductivity type well contact region, and an end of the opening on the dummy gate electrode Forming a mask pattern having,
(V) Using the mask pattern, by vertical ion implantation of 7 degrees or less, the first conductivity type source / drain region is transmitted through the gate electrode and the LOCOS device isolation region under the condition that the gate electrode and the LOCOS device isolation region are not transmitted. Forming a second conductivity type well region under the following conditions:
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第2導電型ソース/ドレイン領域が第1導電型ウェル領域内に形成され、第1導電型ウェル領域が工程(ii)のマスクパターンを用いて7度以下のイオン注入によりゲート電極及びロコス素子分離領域を透過する条件で形成され、第1導電型基板コンタクト領域内に複数の第2ウェルコンタクト部を備え、第1導電型基板又はウェルコンタクト領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域がロコス素子分離領域で区画されてなる請求項に記載の製造方法。A second conductivity type source / drain region is formed in the first conductivity type well region, and the first conductivity type well region is separated from the gate electrode and the LOCOS element by ion implantation of 7 degrees or less using the mask pattern of step (ii). The first conductivity type substrate contact region includes a plurality of second well contact portions, and the first conductivity type substrate or the well contact region and the second conductivity type well contact region are located in the LOCOS element isolation region. The production method according to claim 1 , which is partitioned by 第2導電型ウェルコンタクト領域内に複数の第1ウェルコンタクト部を備え、第1導電型基板又はウェルコンタクト領域内に複数の第2ウェルコンタクト部を備え、第1導電型基板又はウェルコンタクト領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域がロコス素子分離領域で区画されてなる請求1又は2に記載の製造方法。A plurality of first well contact portions are provided in the second conductivity type well contact region, a plurality of second well contact portions are provided in the first conductivity type substrate or well contact region, and the first conductivity type substrate or well contact region and The manufacturing method according to claim 1, wherein the second conductivity type well contact region is partitioned by a LOCOS element isolation region. 第1及び第2ウェルコンタクト部が、2又は3個以上形成される請求項3に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 3, wherein two or three or more first and second well contact portions are formed. 第1導電型基板又はウェルコンタクト領域が、その周りの4方向の内、ロコス素子分離領域で3方向が区画され、残りの1方向がロコス素子分離領域で区画されていない領域を含む請求項1又は2に記載の製造方法。 2. The first conductivity type substrate or well contact region includes a region in which three directions are partitioned by a LOCOS element isolation region and the remaining one direction is not partitioned by a LOCOS element isolation region among the four directions around the first conductivity type substrate or well contact region. Or the manufacturing method of 2. 工程(iii)において、第2導電型ソース/ドレイン領域かつ第2導電型ウェルコンタクト領域を形成するための注入深さが、第1導電型ウェル領域を形成するための注入深さより浅く、
工程(v)において、第1導電型ソース/ドレイン領域を形成するための注入深さが、第2導電型ウェル領域を形成するための注入深さより浅い請求項2に記載の製造方法。
In step (iii), the implantation depth for forming the second conductivity type source / drain region and the second conductivity type well contact region is shallower than the implantation depth for forming the first conductivity type well region;
3. The manufacturing method according to claim 2, wherein in step (v), the implantation depth for forming the first conductivity type source / drain region is shallower than the implantation depth for forming the second conductivity type well region.
工程(iii)における第1導電型ウェル領域を形成するための注入深さが、工程(v)における第2導電型ウェル領域を形成するための注入深さより深い請求項2に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 2, wherein an implantation depth for forming the first conductivity type well region in the step (iii) is deeper than an implantation depth for forming the second conductivity type well region in the step (v). 工程(i)のゲート電極を下層ゲート電極とし、工程(v)の後、電極材層を積層し、次いでパターニングすることにより、下層ゲート電極上に上層ゲート電極を形成すると共にダミーゲート電極パターンを除去する請求項に記載の製造方法。The gate electrode in step (i) is a lower layer gate electrode, and after step (v), an electrode material layer is stacked and then patterned to form an upper layer gate electrode on the lower layer gate electrode and to form a dummy gate electrode pattern. The manufacturing method according to claim 1 to be removed. (i)第1導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第2導電型ソース/ドレイン領域形成領域、第1導電型基板コンタクト領域形成領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域をそれぞれ区画するロコス素子分離領域を第1導電型の半導体基板上に形成した後、ゲート絶縁膜を介して各ソース/ドレイン領域形成領域にゲート電極を形成し、かつゲート電極の形成と同時に第2導電型ウェルコンタクト領域形成領域の外周及び第1導電型基板コンタクト領域形成領域を覆うようにダミーゲート電極パターンを形成する工程と、
(ii)第2導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部と、第1導電型基板コンタクト領域を形成するためのマスク部と、第2導電型ウェルコンタクト領域形成のための開口部とを有するマスクパターンを形成する工程と、
(iii)上記マスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過しない条件で第2導電型ソース/ドレイン領域及び第2導電型ウェルコンタクト領域を、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過する条件で第1導電型基板コンタクト領域を形成する工程と、
(iv)第2導電型ウェル領域形成かつ第1導電型ソース/ドレイン領域形成のための開口部と、第2導電型ウェルコンタクト領域を覆うマスク部とダミーゲート電極上に開口部の端部を有するマスクパターンを形成する工程と、
(v)上記マスクパターンを用いて、7度以下の垂直イオン注入により、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過しない条件で第1導電型ソース/ドレイン領域を、ゲート電極及びロコス素子分離領域を透過する条件で第2導電型ウェル領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(I) LOCOS element for partitioning a first conductivity type source / drain region formation region, a second conductivity type source / drain region formation region, a first conductivity type substrate contact region formation region, and a second conductivity type well contact region formation region, respectively After the isolation region is formed on the first conductivity type semiconductor substrate, a gate electrode is formed in each source / drain region formation region via the gate insulating film, and the second conductivity type well contact region is formed simultaneously with the formation of the gate electrode. Forming a dummy gate electrode pattern so as to cover the outer periphery of the formation region and the first conductivity type substrate contact region formation region;
(Ii) An opening for forming a second conductivity type source / drain region, a mask for forming a first conductivity type substrate contact region, and an opening for forming a second conductivity type well contact region Forming a mask pattern having,
(Iii) Using the mask pattern, the second conductivity type source / drain region and the second conductivity type well contact region are gated by vertical ion implantation of 7 degrees or less under the condition that the gate electrode and the LOCOS element isolation region are not transmitted. forming a first conductivity type substrate contact area in conditions for transmitting electrodes and LOCOS isolation region,
(Iv) An opening for forming the second conductivity type well region and the first conductivity type source / drain region, a mask portion covering the second conductivity type well contact region, and an end of the opening on the dummy gate electrode Forming a mask pattern having,
(V) Using the mask pattern, by vertical ion implantation of 7 degrees or less, the first conductivity type source / drain region is transmitted through the gate electrode and the LOCOS device isolation region under the condition that the gate electrode and the LOCOS device isolation region are not transmitted. Forming a second conductivity type well region under the following conditions:
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1導電型基板コンタクト領域形成領域を覆うダミーゲート電極パターンが、ロコス素子分離領域も覆う請求項9に記載の製造方法。The manufacturing method according to claim 9, wherein the dummy gate electrode pattern covering the first conductivity type substrate contact region forming region also covers the LOCOS element isolation region.
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